обычной автономной отладки программных модулей большой программы или пакета программ, В соответствии с текстом производится деление модели на блоки и подблоки. В отличие от обычной автономной отладки программных модулей, при автономной отладке блоков и под­блоков программной модели объем работ существенно увеличивается, поскольку для каждого модуля необходимо создать и отладить еще имитатор внешнего окружения. Весьма сущест­венно выверить реализацию функций модуля в модельном времени t и оценить затраты ма­шинного времени на один цикл работы модели как функцию от значений параметров модели. Завершаются работы при автономной отладке компонент модели подготовкой форм представ­ления входных и выходных данных моделирования.

Для создания моделей электронных устройст существуют специализированные средства, в том числе и специализированные языки программирования (точнее, языки описания элек­тронных схем), в частности семейства SPICE (Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis) — симулятор электронных схем общего назначения с открытым исходным кодом. Есть целый ряд специализированных программ схемотехнического моделирования, которые используют единый синтаксис SPICE (или его разновидности - PSPICE, HSPlCE, LTSPICE). ЭТИ программы используются в разработке электронных устройств, интегральных схем, печатных плат, для проверки целостности схемы и для анализа ее поведения. Разработчики электрон­ных компонентов, как правило, предоставляют всесте с технической документацией модели своих компонентов на одной из разновидностей этого языка. К сожалению, программы этого семества все менее совместимы друг с другом из-за параллельного развития разный диалек­тов (синтаксиса) языка SPICE.

После первичной отладки компонет модели переходят ко второму этапу: проверке досто­верности программы модели системы. В процессе этой проверки устанавливается соответст­вие операций в программе и описании модели. Для этого производится обратный перевод про­граммы в схему модели (ручная «прокрутка» позволяет найти грубые ошибки статики модели) .

После исключения грубых ошибок ряд блоков объединяется и начинается комплексная отладка модели с использованием тестов. Отладка по тестам начинается с нескольких блоков, затем в этот процесс вовлекается все большее число блоков модели. Отметим, что комплекс­ная отладка программы модели намного сложнее отладки пакетов прикладных программ, по­скольку ошибки динамики моделирования в этом случае найти значительно труднее вследст­вие квазипараллельной работы различных компонент модели. По завершении комплексной от­ладки программы модели необходимо вновь оценить затраты машинного времени на один цикл расчетов на модели. При этом полезно получить аппроксимацию времени моделирования на один цикл имитации.

Следующим действием является составление технической документации на модель сложной системы. Результатом этапа к моменту окончания комплексной отладки программы модели должны быть следующие документы:

• описание имитационной модели;

• описание программы модели с указанием системы программирования и принятых обо­значений;

• полная схема программы модели;

• полная запись программы модели на языке моделирования;

• доказательство достоверности программы модели (результаты комплексной отладки программы модели);

• описание входных и выходных величин с необходимыми пояснениями (размерностей, масштабов, диапазонов изменения величин, обозначений);

• оценка затрат машинного времени на один цикл моделирования;

• инструкция по работе с программой модели.

21

Для проверки адекватности модели объекту исследования после составления фор­мального описания системы исследователь составляет план проведения натурных экспери­ментов с прототипом системы. Если прототип системы отсутствует, то можно использовать систему вложенных ИМ, отличающихся друг от друга степенью детализации имитации одних и тех же явлений. Тогда более детальная модель служит в качестве прототипа для обобщенной ИМ. Если же построить такую последовательность невозможно либо из-за отсутствия ресурсов на выполнение этой работы, либо из-за недостаточности информации, то обходятся без про­верки адекватности ИМ. Согласно этому плану параллельно с отладкой ИМ осуществляется серия натурных экспериментов на реальной системе, в ходе которых накапливаются контроль­ные результаты. Имея в своем распоряжении контрольные результаты и результаты испыта­ний ИМ, исследователь проверяет адекватность модели объекту.

При обнаружении ошибок на этапе отладки, устранимых только на предыдущих этапах, может иметь место возврат на предыдущий этап. Кроме технической документации к результа­там этапа прилагается машинная реализация модели (программа, оттранслированная в ма­шинном коде ЭВМ, на которой будет происходить имитация).

1.2.4 Испытание модели

Это важный этап создания модели. При этом необходимо выполнить следующее. Во- первых, убедиться в правильности динамики развития алгоритма моделирования объекта ис­следования в ходе имитации его функционирования (провести верификацию модели). Во- вторых, определить степень адекватности модели и объекта исследования. Под адекватностью программной имитационной модели реальному объекту понимают совпадение с заданной точ­ностью векторов характеристик поведения объекта и модели. При отсутствии адекватности проводят калибровку имитационной модели («подправляют» характеристики алгоритмов ком­понент модели).

Наличие ошибок во взаимодействии компонент модели возвращает исследователя к эта­пу создания имитационной модели. Возможно, что в ходе формализации исследователь слиш­ком упростил физические явления, исключил из рассмотрения ряд важных сторон функциони­рования системы, что привело к неадекватности модели объекту. В этом случае исследователь должен вернуться кэтапу формализации системы. В тех случаях, когда выбор способа форма­лизации оказался неудачным, исследователю необходимо повторить этап составления концеп­туальной модели с учетом новой информации и появившегося опыта. Наконец, когда у иссле­дователя оказалось недостаточно информации об объекте, он должен вернуться к этапу со­ставления содержательного описания системы и уточнить его с учетом результатов испытания предыдущей модели системы.

1.2.5 Исследование свойств имитационной модели.

При этом оцениваются точность имитации явлений, устойчивость результатов моделиро­вания, чувствительность критериев качества к изменению параметров модели. Получить эти оценки в ряде случаев бывает весьма сложно. Однако без успешных результатов этой работы доверия к модели не будет ни у разработчика, ни у заказчика ИМ. У разных исследователей в зависимости от вида ИМ сложились различные интерпретации понятий точности, устойчивости, стационарности, чувствительности ИМ. Пока не существует общепринятой теории имитации явлений на ЭВМ. Каждому исследователю приходится полагаться на свой опыт организации имитации и на свое понимание особенностей объекта моделирования.

Точность имитации явлений представляет собой оценку влияния стохастических элемен­тов на функционирование модели сложной системы.

22